(57)【要約】  エアロゲルを含む喫煙物品であって、エアロゲルが、触媒金属化合物で任意選択的に含浸され得る又は少なくとも１種のエアロゾル形成材料及び付香剤で任意選択的に被覆され得る、喫煙物品が提供される。喫煙物品は、熱発生セグメント、エアロゾル発生セグメント、及び吸口端のような様々なセグメントを含む。エアロゲルは、これらのセグメントのいずれかの近く又は中に置かれ得る。エアロゲルの存在により、燃料エレメントを含む熱発生セグメントを組み込んでいる喫煙物品の使用時において発生する主流煙のいくつかのガス状成分の濃度を下げることができる。
2019509730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火端、フィルターを任意選択的に含む吸口端、任意選択の触媒セグメント、及びエアロゾル発生セグメントを含む喫煙物品であって、点火端が、熱発生セグメントを含み、熱発生セグメントが、燃料エレメントを含み、フィルター、触媒セグメント、及びエアロゾル発生セグメントの少なくとも１つが、エアロゲルを含み、エアロゾル発生セグメント及び熱発生セグメントが、物理的に別個のものであり、熱交換関係にある、喫煙物品。
【請求項２】
エアロゲルが、ケイ素、銅、鉄、チタニア、アルミニウム、ニッケル、パラジウム、白金、コバルト又はこれらの組合せから選択される金属を含む、請求項１に記載の喫煙物品。
【請求項３】
エアロゲルが、シリカエアロゲル、金属酸化物エアロゲル、有機エアロゲル、炭素エアロゲル、カルコゲン化物エアロゲル、ナノチューブ含有エアロゲル、又は金属エアロゲルである、請求項１に記載の喫煙物品。
【請求項４】
エアロゲルが、炭素エアロゲル又は金属酸化物エアロゲルである、請求項３に記載の喫煙物品。
【請求項５】
金属酸化物エアロゲルが、ＩＶＢ族、ＶＢ族、ＶＩＢ族、ＶＩＩＢ族、ＶＩＩＩＢ族、ＩＢ族、及びＩＩＢ族の遷移金属、ＩＩＩＡ族元素、ＩＶＡ族元素、並びにこれらの組合せからなる群から選択される金属を含む、請求項４に記載の喫煙物品。
【請求項６】
エアロゲルが、主流煙中の一酸化炭素を吸着し、又は一酸化炭素から二酸化炭素への変換を触媒する、請求項１に記載の喫煙物品。
【請求項７】
エアロゲルが、触媒金属化合物で含浸されており、触媒金属化合物が、鉄、銅、亜鉛、セリウム、銀、及びこれらの組合せからなる群から選択される金属を含む、請求項１に記載の喫煙物品。
【請求項８】
触媒金属化合物のエアロゲルに対する添加が、エアロゲルの全乾燥重量に対して約０．１％〜約５０％である、請求項７に記載の喫煙物品。
【請求項９】
エアロゲルが、約０．５〜約０．０１ｇ／ｃｍ−３の範囲のかさ密度及び約１００〜約１０００ｍ２／ｇ−１の範囲の表面積の少なくとも１つを有する、請求項１に記載の喫煙物品。
【請求項１０】
エアロゲルが、メソ多孔性である、請求項１に記載の喫煙物品。
【請求項１１】
エアロゲルが、約１μｍ〜約２５０μｍの平均粒径範囲を有する球状粒子を含む、請求項１に記載の喫煙物品。
【請求項１２】
エアロゲルが、喫煙物品の約０．５〜約５０重量％を占める、請求項１に記載の喫煙物品。
【請求項１３】
触媒セグメントが、熱発生セグメントの下流で、かつ、エアロゾル発生セグメントの上流に配置されている、請求項１に記載の喫煙物品。
【請求項１４】
エアロゾル発生セグメントが、エアロゾル形成材料及び付香剤の一方又は両方で処理されたタバコを含む、請求項１に記載の喫煙物品。
【請求項１５】
フィルターが、煙構成成分を捕捉又は変換するように構成されたエアロゲルを含む、請求項１に記載の喫煙物品。
【請求項１６】
フィルターが、多孔性のモノリスエアロゲルを含む、請求項１に記載の喫煙物品。
【請求項１７】
吸口端が、フィルターに分散されている複数のエアロゲル粒子を含み、粒子が、約１μｍ〜約２５０μｍの平均粒径範囲を有する、請求項１に記載の喫煙物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タバコから作製され若しくはそれに由来し、又はこの他の方法でタバコを組み込み、ヒトによる消費を意図したものである製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
巻きタバコのような普段よく見かける喫煙物品は略円柱状ロッドの形をした構造を有し、巻紙で取り巻かれた（例えば、カットフィラーの形の）刻みタバコのような喫煙可能な材料のチャージ、ロール又はカラムを含み、これによっていわゆる「喫煙可能なロッド」、「タバコロッド」又は「巻きタバコロッド」が形成される。普通、巻きタバコは、タバコロッドと両端を突き合わせた関係で整列された円柱状のフィルターエレメントを有する。好ましくは、フィルターエレメントは、「プラグラップ」と呼ばれる紙材で取り囲まれた可塑化セルロースアセテートトウを含む。いくつかのフィルターエレメントは、多価アルコールを組み込むことができる。例えば、英国特許第７５５，４７５号を参照のこと。いくつかの巻きタバコは、複数のセグメントを有するフィルターエレメントを組み込み、これらのセグメントの１つは、活性炭粒子を含むことができる。例えば、Ｂｌａｋｌｅｙらへの米国特許第５，３６０，０２３号及びＶｅｌｕｚへの同第６，５３７，１８６号を参照のこと。好ましくは、「チッピングペーパー」と呼ばれる取り囲むラッピング材料を使用して、フィルターエレメントがタバコロッドの一端につなげられている。吸い込まれた主流煙を周囲空気で希釈するために、チッピング材料及びプラグラップを穿孔することが望ましくなることもある。巻きタバコ及びそれらの様々な成分の説明が、Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｄａｖｉｓら（編）（１９９９年）に記載されている。巻きタバコは、喫煙者がタバコロッドの一端に火を点け、これを燃焼することによって使用される。次いで、喫煙者は、巻きタバコの反対側の端（例えば、フィルター端）で吸い込むことによって、主流煙を喫煙者の口中に受け入れる。
【０００３】
何年間かを通して、タバコの主流煙の組成を変更する様々な方法が提供されてきた。Ｂｅｒｅｍａｎへの国際公開第０２／３７９９０号において、金属性粒子及び／又は炭素質粒子は、巻きタバコによって生成される煙中のいくつかの化合物の量を低減しようとしてこの巻きタバコの喫煙可能な材料に組み込まれ得ることが示唆されてきた。Ｎｅｓｔｏｒらへの米国特許出願公開第２００５／００６６９８６号において、タバコロッドは、タバコフィラーをグリセリンのようなエアロゾル形成材料と組み合わせて組み込むことができることが示唆されてきた。Ｓｈａｆｅｒらへの米国特許第６，８７４，５０８号は、炭酸水素カリウム、塩化ナトリウム又はリン酸カリウムのような添加剤で処理されたチップ部分を有する、紙でラップされたタバコロッドを有する巻きタバコを提案する。
【０００４】
様々なタバコ代替材料が提案されてきた。このような材料の例の実質的な一覧は、全体として参照により本明細書に組み込む、Ｒａｉｎｅｒらへの米国特許第４，０７９，７４２号及びＷｈｉｔｅらへの同第４，７７１，７９５号で見られる。タバコ代替物に関する参考文献は、Ｂａｎｅｒｊｅｅらへの米国特許出願公開第２００７／０２１５１６８号の背景技術の節にも記載されており、これを全体として参照により本明細書に組み込む。
【０００５】
多数の参考文献により、付香した蒸気、可視エアロゾル、又は付香した蒸気と可視エアロゾルの混合物を発生させる、変更したフォーマット及び構成、又はタイプの様々な喫煙物品が提案されてきた。例えば、Ｂａｎｅｒｊｅｅらへの米国特許出願公開第２００７／０２１５１６８号の背景技術の節に記載された参考文献を参考のこと。さらに、このような喫煙物品のいくつかのタイプは、Ｒ．  Ｊ．  Ｒｅｙｎｏｌｄｓ  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｃｏｍｐａｎｙ社により「Ｐｒｅｍｉｅｒ」及び「Ｅｃｌｉｐｓｅ」という商品名で、またＰｈｉｌｉｐ  Ｍｏｒｒｉｓ  Ｉｎｃ．社により「Ａｃｃｏｒｄ」という商品名で市販されてきた。さらに最近、このようなタイプの巻きタバコの炭素質燃料エレメントは、金属及び金属酸化物の超微細粒子を組み込むことができることが示唆された。例えば、Ｂａｎｅｒｊｅｅらへの米国特許出願公開第２００５／０２７４３９０号を参照のこと。これを全体として参照により本明細書に組み込む。
【０００６】
タバコにより付香した蒸気又はタバコにより付香した可視エアロゾルを生成する、タバコ代替材料を使用する喫煙物品及びタバコカットフィラー以外の熱源を使用する喫煙物品は、広範囲に及ぶ商業的成功を収めてこなかった。しかし、不完全燃焼及び熱分解生成物の送達を低減しながら、通常の巻きタバコ喫煙の利益及び利点の多くを喫煙者にもたらす能力を明示する喫煙物品を提供することが大いに望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】英国特許第７５５，４７５号明細書
【特許文献２】米国特許第５，３６０，０２３号明細書
【特許文献３】米国特許第６，５３７，１８６号明細書
【特許文献４】国際公開第２００２／３７９９０号
【特許文献５】米国特許出願公開第２００５／００６６９８６号明細書
【特許文献６】米国特許第６，８７４，５０８号明細書
【特許文献７】米国特許第４，０７９，７４２号明細書
【特許文献８】米国特許第４，７７１，７９５号明細書
【特許文献９】米国特許出願公開第２００７／０２１５１６８号明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００５／０２７４３９０号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｄａｖｉｓら（編）、（１９９９年）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記及び他のニーズは、一態様において、点火端及び反対側の吸口端を有する細長い喫煙物品を提供する本開示の態様によって満たされる。本発明は、エアロゲルを含む喫煙物品であって、エアロゲルが、触媒金属化合物で任意選択的に含浸され得る又は少なくとも１種のエアロゾル形成材料及び／若しくは付香剤で任意選択的に被覆され得る、喫煙物品を提供する。喫煙物品は、熱発生セグメント、エアロゾル発生セグメント、及び吸口端のような様々なセグメントを含む。エアロゲルは、これらのセグメントのいずれかの近く又は中に置かれ得る。例えば、一部の実施形態において、エアロゲルは、熱発生セグメントに隣接させて置かれ得る。別の実施形態において、エアロゾル発生セグメントは、エアロゲルを含むことができる。別の実施形態において、吸口端は、エアロゲルを含むことができる。
【００１０】
エアロゲル組成物の存在により、燃料エレメントを含む熱発生セグメントを組み込んでいる喫煙物品の使用時において発生する主流煙のいくつかのガス状成分の濃度を下げることができる。
【００１１】
本発明の一態様において、喫煙物品は、点火端；吸口端；任意選択の触媒セグメント、及びエアロゾル発生セグメントを含み、点火端が熱発生セグメントを含み、前記熱発生セグメントが燃料エレメントを含み、触媒セグメント及びエアロゾル発生セグメントの少なくとも１つがエアロゲルを含み、各セグメントが物理的に別個のものであり、熱交換関係にある。一部の実施形態において、エアロゾル発生セグメントは、グリセリン、プロピレングリコール、又はこれらの組合せを組み込む。
【００１２】
別の実施形態において、エアロゲルは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ＩＩＩＢ族、ＩＶＢ族、ＶＢ族、ＶＩＢ族、ＶＩＩＢ族、ＶＩＩＩＢ族、ＩＢ族、及びＩＩＢ族の遷移金属、ＩＩＩＡ族元素、ＩＶＡ族元素、ランタニド、アクチニド、並びにこれらの組合せからなる群から選択される金属を含む。別の実施形態において、エアロゲルは、ケイ素、銅、鉄、チタニア、アルミニウム、ニッケル、パラジウム、白金、コバルト、又はこれらの組合せから選択される金属を含む。別の実施形態において、エアロゲルは、シリカエアロゲル、金属酸化物エアロゲル、有機エアロゲル、炭素エアロゲル、カルコゲン化物エアロゲル、ナノチューブ含有エアロゲル、又は金属エアロゲルである。特定の一実施形態において、エアロゲルは、炭素エアロゲルである。別の特定の実施形態において、エアロゲルは、金属酸化物エアロゲルである。別の実施形態において、金属酸化物エアロゲルは、ＩＶＢ族、ＶＢ族、ＶＩＢ族、ＶＩＩＢ族、ＶＩＩＩＢ族、ＩＢ族、及びＩＩＢ族の遷移金属、ＩＩＩＡ族元素、ＩＶＡ族元素、並びにこれらの組合せからなる群から選択される金属を含む。一部の実施形態において、エアロゲルは、主流煙中の一酸化炭素を吸着し、又は一酸化炭素から二酸化炭素への変換を触媒する。１つ以上の実施形態において、エアロゲルは、触媒金属化合物で含浸されている。一部の実施形態において、触媒金属化合物のエアロゲルに対する添加は、エアロゲルの全乾燥重量に対して約０．１％〜約５０％である。一部の実施形態において、触媒金属化合物は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ＩＩＩＢ族、ＩＶＢ族、ＶＢ族、ＶＩＢ族、ＶＩＩＢ族、ＶＩＩＩＢ族、ＩＢ族、及びＩＩＢ族の遷移金属、ＩＩＩＡ族元素、ＩＶＡ族元素、ランタニド、アクチニド、並びにこれらの組合せからなる群から選択される金属を含む。別の実施形態において、触媒金属化合物は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｃｅ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、及びこれらの組合せからなる群から選択される金属を含む。別の実施形態において、触媒金属化合物は、鉄、銅、亜鉛、セリウム、銀、及びこれらの組合せからなる群から選択される金属を含む。一部の実施形態において、エアロゲルは、約０．５〜約０．０１ｇ／ｃｍ−３の範囲のかさ密度を有する。別の実施形態において、エアロゲルは、約１００〜約１０００ｍ２／ｇ−１の範囲の表面積を有する。別の実施形態において、エアロゲルは、メソ多孔性である。一部の実施形態において、エアロゲルは、約１μｍ〜約２５０μｍの平均粒径範囲を有する球状粒子を含む。別の実施形態において、エアロゲルは、喫煙物品の約０．５〜約５０重量％を占める。一部の実施形態において、触媒セグメントは、熱発生セグメントの下流で、かつ、エアロゾル発生セグメントの上流に配置されている。別の実施形態において、エアロゾル発生セグメントは、エアロゾル形成材料及び付香剤の一方又は両方で処理されたタバコを含む。別の実施形態において、喫煙物品は、巻きタバコである。
【００１３】
本発明の別の態様において、喫煙物品は、点火端、吸口端、及びエアロゾル発生セグメントを含み、点火端が熱発生セグメントを含み、前記熱発生セグメントが燃料エレメントを含み、吸口端がフィルターを含み、前記フィルターがエアロゲルを含み、各セグメントが物理的に別個のものであり、熱交換関係にある。一部の実施形態において、エアロゾルは、煙構成成分を捕捉又は変換する。別の実施形態において、吸口端は、多孔性モノリスエアロゲルを含む。別の実施形態において、吸口端は、フィルターに分散されている複数のエアロゲル粒子を含む。一部の実施形態において、エアロゲルは、シリカエアロゲル、金属酸化物エアロゲル、有機エアロゲル、炭素エアロゲル、カルコゲン化物エアロゲル、ナノチューブ含有エアロゲル、又は金属エアロゲルである。特定の実施形態において、エアロゲルは、炭素エアロゲルである。別の実施形態において、エアロゲルは、約０．５〜約０．０１ｇ／ｃｍ−３の範囲のかさ密度を有する。別の実施形態において、エアロゲルは、約１００〜約１０００ｍ２／ｇ−１の範囲の表面積を有する。別の実施形態において、エアロゲルは、メソ多孔性である。いくつかの実施形態において、エアロゲルは、約１μｍ〜約２５０μｍの平均粒径範囲を有する球状粒子を含む。別の実施形態において、エアロゲルは、喫煙物品の約０．５重量％〜約５０重量％を占める。
【００１４】
本発明は、以下の実施形態を含み、これに制限されない。
実施形態１：点火端、フィルターを任意選択的に含む吸口端、任意選択の触媒セグメント、及びエアロゾル発生セグメントを含む喫煙物品であって、点火端が、熱発生セグメントを含み、前記熱発生セグメントが、燃料エレメントを含み、フィルター、触媒セグメント、及びエアロゾル発生セグメントの少なくとも１つが、エアロゲルを含み、エアロゾル発生セグメント及び熱発生セグメントが、物理的に別個のものであり、熱交換関係にある、喫煙物品。
実施形態２：エアロゲルが、ケイ素、銅、鉄、チタニア、アルミニウム、ニッケル、パラジウム、白金、コバルト、又はこれらの組合せから選択される金属を含む、いずれかの前記又は後記実施形態に記載の喫煙物品。
実施形態３：エアロゲルが、シリカエアロゲル、金属酸化物エアロゲル、有機エアロゲル、炭素エアロゲル、カルコゲン化物エアロゲル、ナノチューブ含有エアロゲル、又は金属エアロゲルである、いずれかの前記又は後記実施形態に記載の喫煙物品。
実施形態４：エアロゲルが、炭素エアロゲル又は金属酸化物エアロゲルである、いずれかの前記又は後記実施形態に記載の喫煙物品。
実施形態５：金属酸化物エアロゲルが、ＩＶＢ族、ＶＢ族、ＶＩＢ族、ＶＩＩＢ族、ＶＩＩＩＢ族、ＩＢ族、及びＩＩＢ族の遷移金属、ＩＩＩＡ族元素、ＩＶＡ族元素、並びにこれらの組合せからなる群から選択される金属を含む、いずれかの前記又は後記実施形態に記載の喫煙物品。
実施形態６：エアロゲルが、主流煙中の一酸化炭素を吸着し、又は一酸化炭素から二酸化炭素への変換を触媒する、いずれかの前記又は後記実施形態に記載の喫煙物品。
実施形態７：エアロゲルが、触媒金属化合物で含浸されており、触媒金属化合物が、鉄、銅、亜鉛、セリウム、銀、及びこれらの組合せからなる群から選択される金属を含む、いずれかの前記又は後記実施形態に記載の喫煙物品。
実施形態８：触媒金属化合物のエアロゲルに対する添加が、エアロゲルの全乾燥重量に対して約０．１％〜約５０％である、いずれかの前記又は後記実施形態に記載の喫煙物品。
実施形態９：エアロゲルが、約０．５〜約０．０１ｇ／ｃｍ−３の範囲のかさ密度及び約１００〜約１０００ｍ２／ｇ−１の範囲の表面積の少なくとも１つを有する、いずれかの前記又は後記実施形態に記載の喫煙物品。
実施形態１０：エアロゲルが、メソ多孔性である、いずれかの前記又は後記実施形態に記載の喫煙物品。
実施形態１１：エアロゲルが、約１μｍ〜約２５０μｍの平均粒径範囲を有する球状粒子を含む、いずれかの前記又は後記実施形態に記載の喫煙物品。
実施形態１２：エアロゲルが、喫煙物品の約０．５〜約５０重量％を占める、いずれかの前記又は後記実施形態に記載の喫煙物品。
実施形態１３：触媒セグメントが、熱発生セグメントの下流で、かつ、エアロゾル発生セグメントの上流に配置されている、いずれかの前記又は後記実施形態に記載の喫煙物品。
実施形態１４：エアロゾル発生セグメントが、エアロゾル形成材料及び付香剤の一方又は両方で処理されたタバコを含む、いずれかの前記又は後記実施形態に記載の喫煙物品。
実施形態１５：フィルターが、煙構成成分を捕捉又は変換するように構成されたエアロゲルを含む、いずれかの前記又は後記実施形態に記載の喫煙物品。
実施形態１６：フィルターが、多孔性モノリスエアロゲルを含む、いずれかの前記又は後記実施形態に記載の喫煙物品。
実施形態１７：吸口端が、フィルターに分散されている複数のエアロゲル粒子を含み、粒子が、約１μｍ〜約２５０μｍの平均粒径範囲を有する、いずれかの前記又は後記実施形態に記載の喫煙物品。
【００１５】
本開示の上記その他の特徴、態様、及び利点は、以下に簡潔に説明する添付の図面と共に、以下の詳細な説明を読むことから明らかである。本発明は、上記の実施形態の２つ、３つ、４つ、又はこれ以上の任意の組合せ、及び本開示に記載の任意の２つ、３つ、４つ、又はこれ以上の特徴又は要素が本明細書における特定の実施形態の説明ではっきりと組み合わされているか否かにかかわらず、このような特徴又は要素の組合せを含む。本開示は全体的視点から読まれることを意図したものであり、したがって開示された本発明の様々な態様及び実施形態のいずれかにおける分離可能な特徴又は要素は、文脈上からそうでないことがはっきりしていない限り、いずれも組み合わせ可能であることを意図したものとみなされるべきである。本発明の他の態様及び利点は、下記から明らかになる。
【００１６】
このように本開示を一般的用語で説明してきたので、次に、一定の縮尺で描かれているとは限らない添付の図面について述べる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】代表的な喫煙物品の長手方向断面図を示す図である。
【図２】超臨界乾燥エアロゲルを示す画像である。
【図３】炭素エアロゲルを示す画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明を以降により詳しく説明する。しかし、本発明は、異なる多くの形で実施することができ、本明細書に記載の実施形態に限定されるものと解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的で完全であり、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように記載されている。同様の成分には、図全体にわたって同様の数字表示を施している。本明細書及び特許請求の範囲で用いる単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈上からそうでないことがはっきりしていない限り複数の指示対象を包含する。
【００１９】
本発明は、触媒金属化合物で任意選択的に含浸され得る又は少なくとも１種のエアロゾル形成材料及び／若しくは付香剤で任意選択的に被覆され得るエアロゲルを含む喫煙物品を提供する。喫煙物品は、熱発生セグメント、エアロゾル発生セグメント、及び吸口端のような様々なセグメントを含む。エアロゲルは、これらのセグメントのいずれかの近く又は中に置かれ得る。例えば、一部の実施形態において、エアロゲルは、熱発生セグメントに隣接させて置かれ得る。別の実施形態において、エアロゾル発生セグメントは、エアロゲルを含むことができる。別の実施形態において、吸口端は、エアロゲルを含むことができる。エアロゲルは、エアロゾル形成材料又は香料用の基材としての使用のような、触媒若しくはろ過材用のガス透過性支持体として、低重量で強度を与える構造支持エレメントとして、又はエアロゾルを使用者に送達するためのガス透過性基材としての使用を含めて、喫煙物品においていくつかの機能を提供することができる。いくつかの実施形態において、エアロゲルの存在により、燃料エレメントを含む熱発生セグメントを組み込んでいる喫煙物品の使用時において発生する主流煙のいくつかのガス状成分の濃度を下げることができる。
【００２０】
エアロゲル組成物
本発明の喫煙物品は、エアロゲルを含む。本明細書で用いる「エアロゲル」という用語は、相互連結ナノ構造網から構成され、約５０％以上の多孔度（非固体の体積）を示す、金属系又は有機系化合物から作製された開放気泡型メソ多孔性固体フォームを指す。エアロゾルは、煙構成成分を捕捉又は変換することができる。エアロゲルは、喫煙物品によって発生された主流煙の１種以上の気相成分と直接に反応することができ、又は主流煙の気相成分を巻き込む反応を触媒することができ、又はこれらの両方を行うことができ、したがって気相成分の濃度が低減される。エアロゲルは、喫煙物品によって発生された主流煙の１種以上の気相成分を吸収又はトラップしてもよく、したがって気相成分の濃度が低減される。エアロゲルは、触媒金属化合物で任意選択的に含浸されてよく、又は少なくとも１種のエアロゾル形成材料及び／若しくは付香剤で被覆されてよい。
【００２１】
前述のように、エアロゲルは、ゲルの液体成分（ゲルの体積の大部分を構成する一部分）から損なわれることなく単離されたゲルの低密度多孔性固体フレームワーク（ゲルにこの固体様粘着性を与えるゲルの一部分）を提示する多様なクラスの乾燥多孔性固体材料である。エアロゲルは、開放多孔性であり（すなわち、エアロゲル中のガスは、固体ポケット内にトラップされない）、直径＜１〜１００ナノメートル（１メートルの１０億分のいくらか）の範囲、典型的には＜２０ｎｍの細孔を有する。一般に、エアロゲルの大部分は、「メソ多孔性」であると記述され、直径２〜５０ｎｍの範囲の細孔を含む材料を指す。エアロゲル中の細孔の大部分は、このサイズ範囲内に入り、約９０〜９９．８＋％の多孔度を示し、相当量の微孔質（直径２ｎｍ未満の細孔）も含む。１つ以上の実施形態において、エアロゲルは、メソ多孔性である。エアロゲルの不十分な体積は、細孔の直径に依存しており、典型的には約０．０１〜約１０ｃｍ３／ｇの範囲であり得る。
【００２２】
エアロゲルは、単一のモノリシック構造の形又は複数の粒子の形であり得る。例えば、エアロゲル材料は、本発明の喫煙物品における使用のために所定の形状（例えば、円柱形状）に切断され得る、又は顆粒状若しくは粒子状の形に粉砕され得る。粒子状の形で使用されるとき、エアロゲルの粒径は様々であり得る。典型的には、エアロゲルは、約０．００１μｍ〜約２５０μｍ、好ましくは１μｍ〜約２５０μｍの平均粒径範囲を有する粒子（例えば、略球状粒子）を含む。
【００２３】
さらに、エアロゲルは、約０．０１〜約０．５ｇ／ｃｍ３の範囲のかさ密度を有する。かさ密度は、エアロゲルの組成物及びエアロゲルを作製するのに使用される前駆体ゲルの密度に依存する場合がある。
【００２４】
さらに、エアロゲルは、約１００〜約１０００ｍ２／ｇの範囲の表面積を有する。表面積のサイズは、エアロゲルの組成物及びエアロゲルを作製するのに使用される前駆体ゲルの密度に依存する場合がある。
【００２５】
いくつかの実施形態において、エアロゲルは、シリカエアロゲル、金属酸化物エアロゲル、有機エアロゲル、炭素エアロゲル、カルコゲン化物エアロゲル、ナノチューブ含有エアロゲル、又は金属エアロゲルから選択される。
【００２６】
ある実施形態において、エアロゲル組成物は、金属化合物を含む。エアロゲル組成物の金属化合物中に存在している金属の例としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ＩＩＩＢ族、ＩＶＢ族、ＶＢ族、ＶＩＢ族、ＶＩＩＢ族、ＶＩＩＩＢ族、ＩＢ族、及びＩＩＢ族の遷移金属、ＩＩＩＡ族元素、ＩＶＡ族元素、ランタニド、並びにアクチニドが挙げられるが、これらに限定されない。金属元素の具体例としては、ケイ素、銅、鉄、チタニア、アルミニウム、ニッケル、パラジウム、白金、コバルト又はこれらの組合せが挙げられる。
【００２７】
エアロゲルは、溶液状態のゲルを作製し、次いでエアロゲル構造を損なわない状態のままにしておくように液体を注意深く除去することによって形成される。一般に、ゲルは、金属系化合物前駆体、ゲル化剤及び液体を組み合わせることによって生成される。金属系化合物前駆体は、いずれかの金属塩又は金属アルコキシドから選択され得る。例えば、金属塩は独立して、クロリド、硝酸塩、酢酸塩、オキシクロリド、又はこれらの組合せから選択されるが、これらの特定の塩に限定されない。別の例において、金属アルコキシドは独立して、メトキシド、エトキシド、ｔｅｒｔ−ブトキシド、又はこれらの組合せから選択されるが、これらの特定のアルコキシドに限定されない。ゲル化剤は、ゲルの形成を促進し、鉱酸又はアンモニア系化合物及び前駆体（例えば、ＮＨ４Ｃｌ）を含むがこれらに限定されない酸性又は塩基性であり得る。液体は、金属前駆体が金属アルコキシドであるとき有機溶媒であるが、金属前駆体が金属塩であるとき水性溶媒である。有機溶媒の例としては、アルコール、アセトン、塩化メチレン、ベンゼン、トルエン、アセトニトリル、及びこれらの組合せが挙げられるが、これらに限定されない。
【００２８】
多くの実施形態において、液体は、超臨界抽出又は超臨界乾燥によりゲルから除去される。金属含有エアロゲルの例示的な調製は、全体として参照により本明細書に組み込む、Ｈｗａｎｇらへの米国特許第８，４３６，０６５号；Ｊｏｕｎｇらへの米国特許第８，５１８，３３５号；Ａｈｎらへの米国特許第８，８９４，８９３号；Ｚｅｎｇらへの米国特許第９，０７３，７５９号；Ｄｏｓｈｉらへの米国特許第９，１０２，０７６号；Ｂａｕｅｒらへの米国特許第９，１１５，０２５号；Ｄｒｏｅｇｅらへの米国特許第５，３９５，８０５号；Ｙｏｌｄａｓらへの米国特許第５，９１１，６５８号；Ｓｏｎｏｄａらへの米国特許第６，１９７，２７０号；Ｈｅｉｎｒｉｃｈｓらへの米国特許第６，３０７，１１６号；Ｊｉｎらへの米国特許第６，２７１，１７０号；Ｒｈｉｎｅらへの米国特許第７，０７１，２８７号；Ｅｒｋｅｙらへの米国特許第７，３７８，４５０号；Ｙｅｕｎｇらへの米国特許第８，２２２，３０２号；Ｔｉｌｌｏｔｓｏｎらへの米国特許第５，２７５，７９６号；Ｃｏｇｌｉａｔｉらへの米国特許第５，２０７，８１４号；Ｇｒａｓｅｒらへの米国特許第４，６６７，４１７号；及びＷｏｒｓｌｅｙらへの米国特許第８，６２９，０７６号に記載されている。
【００２９】
いくつかの実施形態において、エアロゲルは、有機又は炭素エアロゲルである。有機エアロゲルは、少なくとも約７５重量％、より好ましくは少なくとも９０重量％の有機化合物を含む。有機化合物としては、通常は有機と呼ばれるあらゆる化合物、例えば有機化学のＩＵＰＡＣ命名法の下に入るものが挙げられる。有機エアロゲルは、炭素、窒素、酸素、リン、及び硫黄のような元素を含む。例としては、天然又は合成ポリマー、糖、タンパク質、セルロース系材料などが挙げられる。これらの材料のなかには、活性炭構造を作製して、炭素エアロゲルをもたらすために、炭化、熱分解又はその他の方法で加熱されてよいものもある。
【００３０】
例えば、一実施形態において、有機エアロゲルは、レゾルシノール−ホルムアルデヒドエアロゲル組成物であり、熱分解されて、炭素エアロゲルを作製し得る。レゾルシノール−ホルムアルデヒドゲル組成物は、水性溶液中において塩基性重合触媒（例えば、炭酸ナトリウム）の存在下で有機化合物のレゾルシノール及びホルムアルデヒドを重合することによって調製され得る。一実施形態において、重合は高温で行われてよい。次いで、形成されたレゾルシノール−ホルムアルデヒドゲルを洗浄し、乾燥して、レゾルシノール−ホルムアルデヒドエアロゲル組成物を得ることができる。例えば、一部の実施形態において、レゾルシノール−ホルムアルデヒドゲルは、ゲルに由来する水の全部が、アルコール、アセトンなどであり得る有機溶媒で交換されるまで有機溶媒中で洗浄される。洗浄したゲルの乾燥は、二酸化炭素を使用する超臨界乾燥方法で成し遂げられて、レゾルシノール−ホルムアルデヒドエアロゲル組成物が得られる。レゾルシノール−ホルムアルデヒドエアロゲル組成物の表面積及び密度は、ゲルを調製する際に使用されるレゾルシノールと触媒との比に依存している。例えば、約５０の比では、約９００ｍ２／ｇの表面積を有するエアロゲルを得ることができ、約２００の比では、約５７５ｍ２／ｇの表面積を有するエアロゲルを得ることができる。一実施形態において、有機エアロゲルは、約４００℃〜約１４００℃の温度範囲で約１〜約２４時間の範囲の期間熱分解され得る。一部の実施形態において、温度範囲は、約６００℃〜約１０５０℃で約１〜約３時間である。熱分解に用いられる温度によって、ゲルの炭化及び／又は黒鉛化の程度を決定することができる。有機及び炭素エアロゲルの例示的な調製は、全体として参照により本明細書に組み込む、Ｋｉｍらへの米国特許第８，４３６，０６０号；Ｐａｒｋらへの米国特許第８，１１９，７００号；Ｍｅｎｄｅｎｈａｌｌらへの米国特許第６，０９０，８６１号；Ｂｉｅｓｍａｎｓらへの米国特許第５，９４２，５５３号；Ｐｅｋａｌａらへの米国特許第５，７４４，５１０号；Ｒａｍａｍｕｒｔｈｉらへの米国特許第５，３０６，５５５号；Ｐｅｋａｌａらへの米国特許第５，０８６，０８５号；Ｐｅｋａｌａらへの米国特許第４，９９７，８０４号；Ｍａｙｅｓらへの米国特許第８，８６５，３５１号；Ｗａｎｇらへの米国特許第８，８７１，８２１号；Ｐａｒｋらへの米国特許第８，４７０，９０１号；Ｐａｒｋらへの米国特許第８，１１９，７００号；Ｂｅｌｌらへの米国特許第６，７３７，４４５号；Ｋａｓｃｈｍｉｔｔｅｒらへの米国特許第５，５２９，９７１号；及びＫａｓｃｈｍｉｔｔｅｒらへの米国特許第５，７８９，３３８号に記載されている。
【００３１】
本発明は、触媒金属化合物で任意選択的に含浸され得るエアロゲルを含む喫煙物品をさらに提供する。エアロゲルの触媒金属化合物中に存在している金属の例としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ＩＩＩＢ族、ＩＶＢ族、ＶＢ族、ＶＩＢ族、ＶＩＩＢ族、ＶＩＩＩＢ族、ＩＢ族、及びＩＩＢ族の遷移金属、ＩＩＩＡ族元素、ＩＶＡ族元素、ランタニド、並びにアクチニドが挙げられるが、これらに限定されない。金属元素の具体例としては、ケイ素、銅、鉄、チタニア、アルミニウム、ニッケル、パラジウム、白金、コバルト又はこれらの組合せが挙げられる。
【００３２】
触媒金属化合物は、沈降金属粒子、金属酸化物粒子（例えば、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、及び酸化セリウム）、及び担持触媒粒子を含めて様々な固体粒子状の形で使用され得る。この触媒金属化合物は、多孔性支持材（例えば、モレキュラーシーブ）内に分散されている。触媒金属化合物の粒径は様々であり得るが、典型的には約１ｎｍ〜約１ミクロンである。
【００３３】
本発明の方法において、触媒金属化合物は、金属前駆体の熱分解により調製されてよい。金属前駆体は、固体粒子材料の形又は溶媒を含む懸濁液若しくは溶液の形でエアロゲルに適用され得る。使用されてよい溶媒としては、水（例えば、脱イオン水）、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、キシレン、ミネラルスピリット、アルコール（例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール及びブタノール）、及びこれらの混合物が挙げられる。酢酸、硝酸、及びいくつかの有機化合物のような安定剤は、金属前駆体懸濁液又は溶液に添加され得る。金属前駆体を懸濁液又は溶液としてエアロゲルに適用することは、触媒金属化合物に比べて金属前駆体の水（及び他の一般的な溶媒）に対する溶解度が高いので有利であり得る。前駆体の溶解度が高くなるほど、触媒金属化合物で直接に処理されたエアロゲルに比べて前駆体処理エアロゲルのエアロゲルにくまなく均一に分布される傾向がある活性触媒部位になる。一部の実施形態において、金属前駆体とエアロゲルの溶液状態における混合は、高温で行うことができる。
【００３４】
金属前駆体は、熱分解して、触媒金属化合物を形成する任意の化合物である。例示的な金属前駆体としては、金属塩（例えば、金属クエン酸塩、ヒドリド、チオール酸塩、アミド、硝酸塩、硝酸アンモニウム、炭酸塩、シアン酸塩、硫酸塩、ブロミド、クロリド、及びこれらの水和物）及び有機基に結合している金属原子を含む金属有機化合物（例えば、金属アルコキシド、β−ジケトナート、カルボキシラート及びオキサラート）が挙げられる。全体として参照により本明細書に組み込むＧｅｄｅｖａｎｉｓｈｖｉｌｉらへの米国特許出願公開第２００７／０２５１６５８号は、本発明において使用され得る様々な金属前駆体を開示している。使用され得る例示的な金属塩としては、硝酸鉄、硝酸銅、硝酸セリウム、セリウム  硝酸アンモニウム、硝酸マンガン、硝酸マグネシウム、硝酸亜鉛、及びこれらの水和物が挙げられる。複数の金属前駆体の組合せ又は金属前駆体と金属化合物の組合せは、エアロゲルを処理するために使用することができる。複数の金属前駆体及び／又は金属化合物が使用される場合、組合せの様々な成分は一緒に又は別々にエアロゲルに添加され得る。
【００３５】
金属前駆体は、エアロゲル上に金属前駆体が残留するように蒸発等によって液体の除去によってエアロゲルの表面上に被着させることもできる。液体は、エアロゲルを液体の沸点より高い温度で加熱するような金属前駆体の熱処理の最中若しくは前に、又はエアロゲルを取り囲む大気圧を低減することによって支持体から実質的に除去されてよい。次いで、含浸させたエアロゲルをオーブン中で乾燥することができる。
【００３６】
金属前駆体のエアロゲルへの添加量は、少なくともある程度、エアロゲル中に存在している触媒金属化合物の所望量に依存する。典型的には代表的なエアロゲルに適用された又はその中に組み込まれた金属前駆体の量は、約１ｍｇ〜約２００ｍｇの範囲であり得る。一般に、その量は、少なくとも約５ｍｇであり、しばしば少なくとも約１０ｍｇである。典型的には、量は、約１００ｍｇを超えず、しばしば約５０ｍｇを超えない。頻繁に、量は約５ｍｇ〜約２０ｍｇであり得る。
【００３７】
金属前駆体のエアロゲルに対する添加量は様々であり得るが、エアロゲルの全乾燥重量に対して典型的には約０．１％〜約５０％である。
【００３８】
一部の実施形態において、エアロゲルを金属前駆体で処理した後、エアロゲルは、金属前駆体を熱分解し、所望の触媒金属化合物を形成するために熱処理にかけられ、又は金属前駆体を触媒金属化合物に変換するのに適した波長、強度及び時間でマイクロ波照射にかけられる。熱処理ステップは、金属前駆体を所望の触媒金属化合物に変換するのに十分な時間及び温度で進行することができる。いくつかの実施形態において、この処理ステップによって、金属前駆体分子の変換率が少なくとも約５０％、典型的には少なくとも約７５％、よりしばしば少なくとも約９０％、最もしばしば少なくとも約９９％になる。熱処理ステップは、加熱速度、最終温度、滞留時間、及び雰囲気を制御することができるものであればいずれの市販の炉でも実施され得る。熱処理したエアロゲルは、直ちに喫煙物品において使用することができ、又は将来の使用のために貯蔵することができる。
【００３９】
熱処理ステップの温度は様々であり得る。処理温度は、主に前駆体の分解温度に依存する。より低い分解温度の前駆体は、通常好ましい。温度は、典型的には約１００℃〜約６００℃、よりしばしば約１５０℃〜約４５０℃、最もしばしば約２００℃〜約４００℃の範囲である。温度は、典型的には約１００℃より高く、しばしば約１５０℃より高く、最もしばしば約２００℃より高い。温度は、典型的には約５５０℃より低く、しばしば約５００℃より低く、最もしばしば約４５０℃より低い。
【００４０】
熱処理ステップの長さは様々であり得るが、典型的には約０．２５時間〜約８時間、よりしばしば約０．５時間〜約６時間、最もしばしば約１時間〜約５時間である。熱処理ステップは、典型的には少なくとも約１時間、よりしばしば少なくとも約１．５時間、最もしばしば少なくとも約２時間続く。
【００４１】
例えば、金属前駆体で含浸された本発明のエアロゲル組成物は、粒子を高温（例えば、１００〜１５０℃）である時間（例えば、１〜３時間）加熱処理することにより乾燥されて、次いで焼成することによって乾燥されて、金属前駆体を触媒活性のより高い酸化物の形に変換することができる。例示的な焼成プロセスは、空気中、約５００〜８００℃の温度で約１〜３時間熱処理するものである。
【００４２】
熱処理ステップは、燃料エレメント内で炭素と反応する恐れがある酸素を実質的に含まない雰囲気又は上部空間を意味する不活性雰囲気中で行われる。窒素、アルゴン、及びヘリウムのようなガスが使用され得る。
【００４３】
エアロゲル上に含浸させた触媒金属化合物の量は様々であり得る。例えば、典型的には代表的なエアロゲルに適用された又はこの中に組み込まれた量は、約０．０１ｍｇ〜約１００ｍｇ、好ましくは約０．１ｍｇ〜約１００ｍｇの範囲であり得る。
【００４４】
触媒金属化合物のエアロゲルに対する添加量は様々であり得るが、エアロゲルの全乾燥重量に対して典型的には約０．１％〜約５０％である。
【００４５】
エアロゲルを金属前駆体で処理する別の方式を使用することもできる。例えば、粒子は、エアロゲルの噴霧又は被覆によって適用され得る。粒子は、エアロゲル成分と混合され得る。すなわち、ゲル形成時に、粒子が、エアロゲル組成物内にランダムに又は本質的に均質に分布されている。例えば、金属前駆体は、溶液に溶解され、コロイド溶液、すなわちゲルに添加されて、混合物を形成してよく、次いで、これは洗浄され、加熱処理され得る。一部の実施形態において、コロイド溶液は、有機ゲルである。別の実施形態において、エアロゲル組成物は、金属前駆体粒子の懸濁液で浸漬被覆される。浸漬被覆は、均一な表面被覆をエアロゲルにもたらすために実施され得る。
【００４６】
金属前駆体及び／又は金属化合物の組合せの使用に関して、例示的な１つの組合せは、硝酸セリウムのような金属前駆体とパラジウム、白金、ロジウム、又はこれらのハロゲン化物（例えば、塩化パラジウム若しくは塩化白金）のようなＶＩＩＩＢ族金属化合物との組合せである。二成分は別々に、エアロゲルに適用され得る、又はこの中に組み込まれ得る。あるいは、二成分は一緒に、ゲルの調製時に両成分を添加するような添加によってエアロゲルに添加され得る。一般に、金属化合物（例えば、ＶＩＩＩＢ族金属又は金属ハロゲン化物）の量と金属前駆体の量の比は、重量ベースで約１：２〜約１：１０，０００の範囲である。典型的には、エアロゲル１つ当たりの金属化合物の量は、約１μｇ〜約１００ｍｇ、よりしばしば約１０μｇ〜約１５ｍｇ、最もしばしば約５０μｇ〜約１ｍｇである。
【００４７】
金属含浸エアロゲル中のエアロゲルの量は、エアロゲルの全乾燥重量の全重量に対して典型的には約１０〜約９９．９重量％、より典型的には約４０〜約９９重量％、しばしば約５０〜９０重量％である。
【００４８】
別の態様において、触媒材料として又は触媒材料用の基材として機能する代わりに、エアロゲルは、エアロゾル形成材料及び／又は香料の基材又は担体として機能することができ、したがって、使用者によって、空気がエアロゲルを通して吸い込まれるとき、エアロゾル形成材料又は香料は揮発され、エアロゲルを通してガス流に加わる。したがって、本発明は、少なくとも１種のエアロゾル形成材料及び付香剤で含浸されたエアロゲルを含む喫煙物品をさらに提供する。
【００４９】
本開示の喫煙物品によって発生された吸い込まれた主流エアロゾルの感覚特性又は性質を変更する多種多様な付香剤又は材料を使用することが可能である。例えば、このような任意選択の付香剤は、使用されて、エアロゾルのフレーバー、芳香及び感覚受容性を変更してよい。いくつかの付香剤は、タバコ以外の供給源から提供されてよい。例示的な付香剤は、事実上天然でも人工でもよく、濃縮物又はフレーバー包装物として使用されてよい。
【００５０】
例示的な付香剤としては、バニリン、エチルバニリン、ベンズアルデヒド、吉草酸エチル、クリーム、茶、コーヒー、果実（例えば、リンゴ、サクランボ、イチゴ、モモ、並びにライム及びレモンを含めて柑橘フレーバー）、メープル、メントール、ミント、ペパーミント、スペアミント、ウィンターグリーン、ナツメグ、チョウジ、ラベンダー、カルダモン、ショウキョウ、蜂蜜、アニス、セージ、シナモン、ビャクダン、ジャスミン、カスカリラ、ココア、甘草、並びに巻きタバコ、葉巻及びパイプタバコの付香に従来から使用されているタイプ及び特徴の付香剤及びフレーバー包装物が挙げられる。高果糖コーンシロップのようなシロップも使用され得る。いくつかの付香剤は、最終のエアロゾル前駆体混合物を配合する前にエアロゾル形成材料内に組み込まれてよい（例えば、いくつかの水溶性付香剤が水内に組み込まれ得る、メントールがプロピレングリコール内に組み込まれ得る、いくつかの複雑なフレーバー包装物がプロピレングリコール内に組み込まれ得る）。
【００５１】
付香剤は、タバコ煙に付香するために通常使用されるもののいずれか１種以上を含み、これには、有機酸、アミノ酸、アルコール、アルデヒド、アセタール、アミド、アミン、無水物、エステル、エーテル、ピロン、イミド、ケトン、ラクトン、フェノール、ピリジン、キノロン、インドール、ピラジン、ジヒドロピラジン、ピロール、硫黄化合物、薬草、精油、エキス、炭化水素、又はこれらの組合せが含まれる。
【００５２】
エアロゾル形成材料は、タバコ煙に付香するために通常使用されるもののいずれか１種以上を含み、これには、グリセリン、プロピレングリコール、及びこれらの組合せが含まれ、これに限定されない。
【００５３】
エアロゲルの付香剤及び／又はエアロゾル形成材料による処理は、エアロゲルを様々な方式で付香剤及び／又はエアロゾル形成材料に密着させることによって成し遂げられ得る。例えば、付香剤及び／又はエアロゾル形成材料の吸着は、エアロゲルの存在下で付香剤の高飽和溶媒溶液を使用することによって実施され得る。この溶液の飽和度は、溶媒対の使用により高められ得る。付香剤及び／又はエアロゾル形成材料のエアロゲルによる吸着は、エアロゲルを付香剤の蒸気又は液体の形の純粋な付香剤及び／若しくはエアロゾル形成材料に曝露することによっても効果的に成し遂げられる。付香剤及びエアロゾル形成材料は、同時又は順次にエアロゲルと接触してよい。当技術分野において公知である、付香剤及びエアロゾル形成材料を適用する別の従来法も使用されてよい。
【００５４】
エアロゲル中の付香剤及び／又はエアロゾル形成材料の量は、エアロゲルの全重量に対して典型的には約０．５〜約５０重量％、よりしばしば約１〜約２０重量％である。
【００５５】
喫煙物品
本発明に従って調製したエアロゲルは、全体として参照により本明細書に組み込む、Ｃｒｏｏｋｓらへの米国特許第７，９７１，５９０号又はＢａｎｅｒｊｅｅらへの米国特許出願公開第２００７／０２１５１６８号に記載されている喫煙物品のいずれかのような様々な喫煙物品において利用され得る。一般に、エアロゲルは、喫煙物品の約０．５〜約５０重量％を占める。図１を参照すると、巻きタバコの形の代表的な喫煙物品１０が示されている。喫煙物品１０はロッド様形状を有し、点火端１４及び吸口端１８を含む。点火端１４は、長手方向に伸びている略円柱状の熱発生セグメント３５を含む。熱発生セグメント３５は、絶縁物４２で取り囲まれた熱源４０を含み、これがラッピング材料４５で同軸上に取り巻かれてよい。熱源４０は、好ましくは点火端１４の直接点火によって活性化されるように構成されている。喫煙物品１０は、他端（吸口端１８）に位置しているフィルターセグメント６５、及びそれら２つのセグメント間に位置するエアロゾル発生セグメント５１（タバコを組み込んでよい）も含む。
【００５６】
熱源４０は、略円柱形状を有し、可燃性炭素質物質を組み込むことができる可燃性燃料エレメントを含んでよい。このような可燃性炭素質材料は、一般に炭素含有量が高い。好ましい炭素質材料は、主に炭素からなり、炭素含有量が乾燥重量ベースで典型的には約６０％より高く、一般に約７０％より高く、しばしば約８０％より高く、頻繁に約９０％より高くてよい。このような可燃性燃料エレメントは、可燃性炭素質材料以外の成分（例えば、粉末にしたタバコ又はタバコエキスのようなタバコ成分；付香剤；塩化ナトリウム、塩化カリウム及び炭酸ナトリウムのような塩；熱安定性黒鉛繊維；酸化鉄粉末；ガラスフィラメント；粉末にした炭酸カルシウム；アルミナ顆粒；アンモニア塩のようなアンモニア源；並びに／又はグアーゴム、アルギン酸アンモニウム及びアルギン酸ナトリウムのような結合剤）を組み込むことができる。例えば、代表的な燃料エレメントは、長さが約１２ｍｍであり、全外径が約４．２ｍｍである。代表的な燃料エレメントは、粉砕された又は粉末にされた炭素質材料を使用して押出又は調合され得る。また、乾燥重量ベースで約０．５ｇ／ｃｍ３より高く、しばしば約０．７ｇ／ｃｍ３より高く、頻繁に約１ｇ／ｃｍ３より高い密度を有する。例えば、全体として参照により本明細書に組み込む、Ｒｉｇｇｓらへの米国特許第５，５５１，４５１号；Ｂｏｒｓｃｈｋｅらへの同第７，８３６，８９７号、及びＢａｒｎｅｓらへの同第５，４６９，８７１号；並びにＬｌｅｗｅｌｌｙｎ  Ｃｒｏｏｋｓらへの米国特許出願公開第２００７／０２１５１６７号及びＢａｎｅｒｊｅｅらへの米国特許出願公開第２００７／０２１５１６８号に記載されている燃料エレメント成分、配合及び設計のタイプを参照のこと。
【００５７】
燃料エレメント４０の別の実施形態は、泡プロセスにおいて形成された発泡炭素モノリスを含んでよい。別の実施形態において、燃料エレメント４０は、絶縁物層４２と共押出されてよく、これによって製造時間及び費用が低減される。燃料エレメントのさらに他の実施形態としては、Ｒｏｂｅｒｔｓらへの米国特許第４，８１９，６６５号又はＴａｋｅｕｃｈｉらへの米国特許出願公開第２００９／００４４８１８号に記載されているタイプのものを挙げることができ、これらのそれぞれを全体として参照により本明細書に組み込む。
【００５８】
代表的な絶縁物層４２は、ガラスフィラメント又は繊維を含むことができる。絶縁物４２は、熱源４０を喫煙物品１０内の適切な位置にしっかりと維持する助けとなるジャケットとして働くことができる。絶縁物４２は、不織ガラスフィラメントの内層又はマット４７、再構成タバコペーパーの中間層４８、及び不織ガラスフィラメントの外層４９を含む多層成分として設置され得る。これらは、同心円状に配置されてよく、又はそれぞれが熱源をオーバーラッピング及び／若しくは取り囲んでよい。
【００５９】
一実施形態において、絶縁物の内層４７は、織物、編物、又は（例えば、いわゆる３Ｄ織／編ハイブリッドマットのような）織物と編物の両方である様々なガラス又は非ガラスフィラメント又は繊維を含んでよい。織物のとき、内層４７は、マット又はチューブ織物として形成されてよい。マット又はチューブの織物又は編物は、絶縁物層の全域における均等度に関して気流の制御を改善することができる（熱に関連したいずれかの変化が層に生じ得る場合を含む）。織物、編物、又はハイブリッド材料は、比較的不均一な及び／又は低減した気流をもたらす可能性がある不規則な閉及び開空間を有する可能性が高い不織布材料に比べて、より規則的で一貫した、フィラメント又は繊維間の空気スペース／ギャップを実現することができるということを当業者は認識する。様々な他の絶縁物実施形態を成形、押出、発泡、又はこの他の方法で形成することができる。絶縁物構造の特定の実施形態としては、Ｓｔｏｎｅらへの米国特許出願公開第２０１２／００４２８８５号に記載されているものを挙げることができ、これを全体として参照により本明細書に組み込む。
【００６０】
好ましくは、熱発生セグメント３５の両端は、少なくとも点火端１４における熱源４０及び絶縁物４２を曝露させるように開放されている。熱源４０及び周囲絶縁物４２は、両方の材料の長さが同一の広がりをもつように構成され得る（すなわち、絶縁物４２の端は、熱源４０の各端と特に熱発生セグメントの下流端においてじかに接触している）。任意選択的に、必ずしも好ましいわけではないが、絶縁物４２は、熱源４０の一端又は両端を若干超えて（例えば、約０．５ｍｍ〜約２ｍｍ超）伸びてよい。さらに、喫煙物品１０の使用時に点火端１４が点火されると生成した熱及び／又は加熱空気は、喫煙者が吸口端１８で一吸いする間に熱発生セグメント３５を容易に通過することができる。
【００６１】
熱発生セグメント３５は、好ましくは一端が点火端１４に設置されて配置され、下流の触媒セグメント３０と両端を突き合わせた関係で軸方向に整列され、エアロゾル発生セグメント５１とも両端を突き合わせた関係で整列され、好ましくは隣接するセグメントはすべて、これらの間に（開放空気スペース以外の）障壁なしに互いに接している。熱発生セグメント３５が点火端１４にごく接近していることによって、熱発生セグメント３５の熱源／燃料エレメント４０を直に点火することが実現される。
【００６２】
燃焼する前の熱発生セグメント３５の断面形状及び寸法は様々であり得る。好ましくは、熱源４０の横断面積は、そのセグメント３５の全横断面積の約１０％〜約３５％、しばしば約１５％〜約２５％を占め、（絶縁物４２及び関連する外側ラッピング材料を含む）外側又は取り囲む領域の横断面積は、そのセグメント３５の全横断面積の約６５％〜約９０％、しばしば約７５％〜約８５％を占める。例えば、周囲が約２４ｍｍ〜約２６ｍｍである円柱状の喫煙物品では、代表的な熱源４０は、一般に、外径が約２．５ｍｍ〜約５ｍｍ、しばしば約３ｍｍ〜約４．５ｍｍである円形の断面形状を有する。
【００６３】
一実施形態において、長手方向に伸びている円柱状の触媒セグメント３０は、熱発生セグメント３５より下流に位置している。触媒セグメント３０は、いくつかの実施形態において、燃料エレメントが燃焼するにつれて放出される気流中に存在している一酸化炭素を二酸化炭素に変換するための酸化剤として働くエアロゲル２２を含む。先に指摘したように、エアロゲルに、一酸化炭素を二酸化炭素に変換することができる金属化合物を任意選択的に含浸させることができる。燃料エレメントが燃焼するにつれて、一酸化炭素が主流煙中に放出され、触媒セグメント３０を通って導かれる。いくつかの実施形態において、触媒セグメント３０中に存在しているエアロゲル２２は、一酸化炭素を二酸化炭素に変換する助けとなる。一部の実施形態において、エアロゲル２２は、主流煙における一酸化炭素の二酸化炭素に対する量を低減するのに有効な量で添加される。
【００６４】
長手方向に伸びている円柱状のエアロゾル発生セグメント５１は、触媒セグメント３０及び熱発生セグメント３５より下流に位置する。エアロゾル発生セグメント５１は、エアロゾル形成剤又は材料（図示せず）用の担体として働く基材材料５５を含む。例えば、エアロゾル発生セグメント５１は、加工助剤、付香剤、及びグリセリンを含む再構成タバコ材料を含むことができる。
【００６５】
別の実施形態において、基材材料５５は、本明細書に指摘するエアロゲル組成物であってよく、少なくとも１種のエアロゾル発生材料及び／又は付香剤で被覆され得る。エアロゾル発生セグメント５１の前述の成分は、ラッピング材料５８内に配置され、これで取り囲まれ得る。ラッピング材料５８は、喫煙物品１０の点火端１４（例えば、熱発生セグメント３５）から存在すれば触媒セグメント及びエアロゾル発生セグメント５１の成分への熱の伝達を容易にするように構成され得る。すなわち、エアロゾル発生セグメント５１、存在すれば触媒セグメント３０、及び熱発生セグメント３５は、互いに熱交換関係にあるように構成され得る。熱交換関係は、熱源４０からの十分な熱が、存在すれば触媒セグメント３０を通ってエアロゾル形成領域に供給されて、エアロゾル形成材料を揮発させ、エアロゾルが形成されるような関係である。一部の実施形態において、熱交換関係は、これらのセグメントをすべて互いにごく接近させて配置することによって達成される。熱交換関係は、熱伝導材料を熱源４０の近くから、存在すれば触媒セグメント３０及びエアロゾル発生セグメント５１によって占有される領域の中又はこの周りに伸ばすことによっても達成され得る。基材の特定の実施形態としては、下記のもの又はＳｔｏｎｅらへの米国特許出願公開第２０１２／００４２８８５号に記載されているものを挙げることができ、これを全体として参照により本明細書に組み込む。
【００６６】
基材材料５５用の代表的なラッピング材料５８は、ここに含まれているエアロゾル形成成分を揮発させるために、熱を熱発生セグメント３５から、存在すれば触媒セグメント３０を通ってエアロゾル発生セグメント５１へ伝導する熱伝導性を含むことができる。基材材料５５は、長さが約１０ｍｍ〜約２２ｍｍであってよく、いくつかの実施形態は約１１ｍｍから約２１ｍｍまでである。基材材料５５は、カットフィラーの形をした風味豊かで芳香のあるタバコのブレンドから提供され得る、又はエアロゲルとして提供され得る。これらのタバコ及びエアロゲルは、エアロゾル形成材料及び／又は少なくとも１種の付香剤で処理され得る。基材材料５５がタバコを含むとき、タバコはカットフィラーの形をした加工タバコ（例えば、キャストシート又は製紙タイプのプロセスを用いて製造された再構成タバコ）から提供され得る。いくつかのキャストシート構築物は、直線長さ１０ｍｍ当たり約２７０〜約３００ｍｇのタバコを含むことができる。このタバコは、エアロゾル形成材料及び／又は少なくとも１種の付香剤、並びに熱発生セグメントによる点火及び／又はスコーチを予防する助けとなるように構成されている燃焼遅延剤（例えば、リン酸二アンモニウム又は別の塩）で処理され得る、又はこれらを組み込むように加工され得る。基材材料５５がエアロゲルである場合、このような組成物も同様にエアロゾル形成材料及び／若しくは少なくとも１種の付香剤で処理され得る、又はこれらを組み込むように加工され得る。一部の実施形態において、エアロゲルは、多孔性モノリスであり、エアロゾル形成材料及び／若しくは少なくとも１種の付香剤で処理され得る、又はこれらを組み込むように加工され得る。一部の実施形態において、エアロゲルは、タバコ全体にわたって分散された複数の粒子であり、やはりエアロゾル形成材料及び／若しくは少なくとも１種の付香剤で処理され得る、又はこれらを組み込むように加工され得る。一部の実施形態において、エアロゲルは、やはり全体にわたって分散された複数の粒子であり、触媒金属化合物で任意選択的に含浸され得る。
【００６７】
エアロゾル発生セグメント５１のラッピング材料５８の金属内部表面は、エアロゾル形成材料及び／又は少なくとも１種の付香剤のための担体として働くことができる。
【００６８】
他の実施形態において、基材５５は、プラグ部として形成されたタバコペーパー又は非タバコギャザードペーパーを含んでよい。プラグ部には、様々な形（例えば、マイクロカプセル、液体、粉末）のエアロゾル形成材料、香料、タバコエキスなどが充填されていてよい。燃焼遅延剤（例えば、リン酸二アンモニウム又は別の塩）は、少なくとも基材の遠位／点火端部分に適用されてよく、熱発生セグメントによる点火及び／又はスコーチを防止する助けとなる。これら及び／又は他の実施形態において、基材５５は、球状整粒及び／又は非球状整粒タバコから形成されたペレット又はビーズを含んでよい。球状整粒タバコは、例えば、全体として参照により本明細書に組み込む、Ｂａｎｅｒｊｅｅらへの米国特許第５，１０５，８３１号から公知である。球状整粒タバコは、粉末の形の約２０〜約５０（重量）％のタバコブレンドをグリセロール（約２０〜約３０重量％）、炭酸カルシウム（一般に約１０〜約６０重量％、しばしば約４０〜約６０重量％）と、結合剤及び付香剤と共に含んでよい。結合剤としては、例えばカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ガム（例えば、グアーゴム）、キサンタン、プルラン、及び／又はアルギナートを挙げることができる。ビーズ、ペレット、又は他の球状整粒された形は、基材部内に収まり、最適な気流及び望ましいエアロゾルの生成をもたらすのに適切な寸法で構築されてよい。キャビティ又はカプセルのような容器は、基材を喫煙物品内の適切な位置に保持するために形成されてよい。このような容器は、例えば球状整粒及び／又は非球状整粒タバコのペレット又はビーズを入れるのに有益であり得る。容器は、以下にさらに説明されるラッピング材料を使用して、形成されてよい。本明細書で「タバコペレット」という用語は、球状整粒及び／又は非球状整粒タバコを挙げることができる、タバコのビーズ、ペレット、又は他の不連続な小単位を包含するように定義される。タバコペレットは、滑らかで規則的な外形（例えば、球体、円柱、卵形など）を有してよく、かつ／又は不規則な外形を有してよい。一例として、各タバコペレットの直径は、約１ｍｍ未満〜約２ｍｍの範囲でよい。タバコペレットは、本明細書に記載される喫煙物品の基材キャビティを少なくとも部分的に満たしてよい。一例として、基材キャビティの体積は、約５００ｍｍ３〜約７００ｍｍ３の範囲でよい（例えば、キャビティ直径が約７．５〜約７．８ｍｍであり、キャビティ長さが約１１〜約１５ｍｍであり、キャビティが略円柱状の幾何形状を有する、喫煙物品の基材キャビティ）。一例として、基材キャビティ内のタバコペレットの質量は、約２００ｍｇ〜約５００ｍｇの範囲でよい。
【００６９】
さらに他の実施形態において、基材５５は、例えば、全体として参照により本明細書に組み込むＳｔｏｎｅらへの米国特許出願公開第２０１２／００４２８８５号に記載されているように形成されたモノリシック構造の基材として構成されてよい。基材は、押出材料を含んでよく、又はこれから構築されてよい。基材は、プレス嵌め又は成形／流延、及び喫煙物品１０の使用時において熱源が活性化される（例えば、燃焼される）時間を通して熱源４０から隣接する触媒セグメント３０と、その後に続く基材材料５５への対流性熱伝達によって形成されてもよい。
【００７０】
バッファー領域５３は、存在すれば触媒セグメント３０の部分の潜在的なスコーチ又は他の熱劣化を低減し得る。バッファー領域５３は、空の空気スペースを含んでよく、又は例えば金属、有機、無機、セラミック、若しくはポリマー材料、若しくはこれらのいずれかの組合せのような非可燃性材料で部分的に又は実質的に完全に満たされていてよい。バッファー領域は、約１ｍｍ〜約１０ｍｍ又はこれ以上の厚さ（長さ）であってよいが、しばしば約２ｍｍ〜約５ｍｍの厚さ（長さ）である。
【００７１】
エアロゾル発生系６０の成分は、好ましくは互いに結合されており、オーバーラップ材料６４を使用して、適切な位置に固定されている。例えば、オーバーラップ材料６４は、熱発生セグメント３５、及び存在すれば触媒セグメント３０、並びにエアロゾル発生セグメント５１の長手方向に伸びている外側表面の少なくとも一部分のそれぞれを取り囲む、ペーパーラッピング材料又はラミネート紙型材料を含むことができる。オーバーラップ材料６４の内部表面は、これが適当な接着剤によって取り囲む成分の外側表面に固定されてよい。
【００７２】
喫煙物品１０は、好ましくは例えばこの吸口端１８に配置されたフィルターエレメント６５のような適当なマウスピースを含む。フィルターエレメント６５は、好ましくはフィルターエレメント６５とエアロゾル発生セグメント５１が、両端を突き合わせた関係で軸方向に整列され、これらの間に何ら障壁なしに互いに接しているように、エアロゾル発生セグメント５１の一端に隣接した巻きタバコロッドの一端に配置されている。好ましくは、これらのセグメント５１及び６５の概括的な断面形状及び寸法は、喫煙物品の縦軸に対して横切って見られたとき互いに本質的に同一である。フィルターエレメント６５は、フィルター材料７０を含んでよく、この長手方向に伸びている表面に沿って、取り囲んでいるプラグラップ材料７２でオーバーラップされている。
【００７３】
一例として、フィルター材料７０は可塑化セルロースアセテートトウを含むが、いくつかの例において、フィルター材料は、本明細書に記載されるエアロゲルをモノリスの形で又は粒子材料として含んでよい。燃料エレメントが燃焼するにつれて、一酸化炭素が主流煙中に放出され、フィルターを通って導かれる。フィルター中に存在しているエアロゲルは、喫煙物品の使用時において主流煙のガス状成分を吸着することができ、エアロゲルが触媒金属を含むいくつかの実施形態において、一酸化炭素のような主流煙の成分を必要とするいくつかの反応を触媒することができる。フィルターエレメント６５の両端は、好ましくはエアロゾルがこれを通過することができるように開放されている。エアロゾル発生系６０は、好ましくはチッピング材料７８を使用してフィルターエレメント６５に結合されている。フィルターエレメント６５は、全体として参照により本明細書に組み込むＴｈｏｍａｓらへの米国特許第７，４７９，０９８号；Ｄｕｂｅらへの米国特許第７，７９３，６６５号；及びＡｄｅｍｅらへの米国特許第８，１８６，３５９号に記載されているタイプの押しつぶせるフレーバーカプセルを含んでもよい。
【００７４】
喫煙物品１０は、一連の穿孔８１のような空気希釈手段を含んでよく、これらのそれぞれが、フィルターエレメントチッピング材料７８及びプラグラップ材料７２にわたって図示するように伸びてよく、かつ／又は基材５５に若しくはこの中に伸びてよい。
【００７５】
喫煙物品１０の全体寸法は、燃焼より前に様々であり得る。典型的には、喫煙物品１０は、約２０ｍｍ〜約２７ｍｍの外周の長さを有する円柱状のロッドであり、約７０ｍｍ〜約１３０ｍｍ、しばしば約８３ｍｍ〜約１００ｍｍの全長を有する。喫煙可能な点火端セグメント２２は、典型的には約３ｍｍ〜約１５ｍｍの長さを有するが、最大で約３０ｍｍであり得る。エアロゾル発生系６０は、約２０ｍｍから約６５ｍｍまであり得る全長を有する。エアロゾル発生系６０の熱発生セグメント３５は、約５ｍｍ〜約３０ｍｍの長さを有してよく、エアロゾル発生系６０の触媒セグメント３０は、約１ｍｍ〜約３０ｍｍの長さを有してよく、エアロゾル発生系６０のエアロゾル発生セグメント５１は、約１０ｍｍ〜約６０ｍｍの全長を有してよい。
【００７６】
エアロゾル発生セグメント５１において使用されるエアロゾル形成剤と基材材料５５を合算した量は様々であり得る。材料は、好ましくはエアロゾル発生セグメント５１の適切な部（例えば、このラッピング材料５８内の領域）を約１００〜約４００ｍｇ／ｃｍ３の充填密度で満たすように使用されてよい。
【００７７】
使用時において、喫煙者は、点火端１４における熱源／燃料エレメント４０が点火されるように、通常の喫煙物品に火を点ける方式と同様に、マッチ又は巻きタバコ用ライターを使用して喫煙物品１０の点火端１４に火を点ける。喫煙物品１０の吸口端１８は、喫煙者の唇に置かれる。エアロゾル発生系６０によって発生された熱分解生成物（例えば、タバコ煙の成分）が吸い込まれる。したがって、「モノリシック構造の基材」という総称は、押出又は他の方法の１つによって形成された基材を包含してよい。
【００７８】
いくつかの好ましい喫煙物品において、エアロゾル発生セグメント５１の両端は、この基材材料５５を曝露させるように開放されている。熱発生セグメント３５、存在すれば触媒セグメント３０、及びエアロゾル発生セグメント５１は一緒になって、エアロゾル発生系６０を形成する。エアロゾル発生セグメント５１は、これらのセグメント５１、３０、及び３５がすべて、両端を突き合わせた関係で軸方向に整列されているように、熱発生セグメント３５の下流端に隣接して配置されている触媒セグメント３０の下流端に隣接して配置されている。これらのセグメントは互いに接することができ、又は若干の間隙で隔てられた関係で配置されることができ、バッファー領域５３を含んでよい。これらのセグメントの外側の断面形状及び寸法は、喫煙物品１０の縦軸に対して横切って見られたとき、互いに本質的に同一であり得る。これらの成分の物理的配列は、好ましくは喫煙物品１０の使用時において熱源が活性化される（例えば、燃焼される）時間を通して、熱が熱源４０から存在すれば隣接する材料３０及び／又は基材材料５５に（例えば、伝導性及び対流性熱伝達を含む手段によって）伝達されるような配列である。
【００７９】
直接点火は、好ましくは点火又はこの他の方法で活性化される（例えば、燃焼し始める）ように熱発生セグメント３５の燃料エレメント４０を作動させる。エアロゾル発生系６０内の熱源４０が燃焼し、エアロゾル発生セグメント５１内のエアロゾル形成材料を揮発させる熱をこれら２つのセグメント間の熱交換関係の結果として提供する。好ましい熱源４０は、活性化時に体積が減少しないものもあれば、これらの体積を低減するように劣化し得るものもある。好ましくは、エアロゾル発生セグメント５１の成分は、いかなるときも熱分解（例えば、炭化又は燃焼）しない。揮発された成分は、エアロゾル発生領域５１を通って吸い込まれる空気中に入ってくる。このように形成されたエアロゾルは、フィルターエレメント６５を通って喫煙者の口中に吸い込まれる。
【００８０】
いくつかの使用時間において、エアロゾル発生セグメント５１内で形成されたエアロゾルは、フィルターエレメント６５を通って喫煙者の口中に吸い込まれる。したがって、喫煙物品１０によって生成された主流のエアロゾルは、揮発されたエアロゾル形成材料によって生成されたタバコ煙を含む。
【００８１】
前に開示されたように、フィルターエレメント６５は、好ましくはチッピング材料７８を使用してそうして形成された巻きタバコロッドに結合される。喫煙物品は、当技術分野において公知であるように吸口端領域１８の近くに適切な穿孔８１を設けることによって、任意選択的に空気希釈され得る。フィルターは材料を含んでよく、例えばＮｅｌｓｏｎらへの米国特許第７，７４０，０１９号、Ｓｔｏｋｅｓらへの同第７，９７２，２５４号、Ｈｕｔｃｈｅｎｓらへの同第８，３７５，９５８号；並びにＦａｇｇらへの米国特許出願公開第２００８／０１４２０２８号；及びＴｈｏｍａｓらへの同第２００９／００９０３７２号で開示された方法のような方法で製造されてよく、これらのそれぞれを全体として参照により本明細書に組み込む。
【００８２】
フレーバーは、エアロゾル発生セグメント５１の基材材料５５、ラッピング材料、フィルターエレメント６５、又は香料を保持及び放出することができる他のあらゆる成分の上又は中にあるカプセル又はマイクロカプセル材料によって、好ましくはフレーバーを変更することが望ましくない熱劣化を最小にして提供又は増強されてよい。フィルターに附随する他のフレーバー成分も使用されてよい。例えば、全体として参照により本明細書に組み込むＦａｇｇらへの米国特許第５，７２４，９９７号を参照のこと。
【００８３】
図１を参照して記述される巻きタバコは、Ｒ．  Ｊ．  Ｒｅｙｎｏｌｄｓ  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｃｏｍｐａｎｙ社により販売名「Ｅｃｌｉｐｓｅ」で市販されている巻きタバコとほぼ同じ方式で使用されてよい。Ｊａｐａｎ  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｉｎｃ．社により販売されている「Ｓｔｅａｍ  Ｈｏｔ  Ｏｎｅ」巻きタバコも参照のこと。
【００８４】
熱発生セグメントの燃料エレメントは様々であってよい。適当な燃料エレメント、及び代表的な成分、これらの設計及び構成、並びに燃料エレメント及びこれらの成分を生成する方式及び方法は、全体として参照により本明細書に組み込む、Ｂａｎｅｒｊｅｅらへの米国特許第４，７１４，０８２号；Ｃｌｅａｒｍａｎらへの米国特許第４，７５６，３１８号；Ｃｌｅａｒｍａｎらへの米国特許第４，８８１，５５６号；Ｃｌｅａｒｍａｎらへの米国特許第４，９８９，６１９号；Ｆａｒｒｉｅｒらへの米国特許第５，０２０，５４８号；Ｃｌｅａｒｍａｎらへの米国特許第５，０２７，８３７号；Ｂａｎｅｒｊｅｅらへの米国特許第５，０６７，４９９号；Ｆａｒｒｉｅｒらへの米国特許第５，０７６，２９７号；Ｃｌｅａｒｍａｎらへの米国特許第５，０９９，８６１号；Ｂａｎｅｒｊｅｅらへの米国特許第５，１０５，８３１号；Ｗｈｉｔｅらへの米国特許第５，１２９，４０９号；Ｂｅｓｔらへの米国特許第５，１４８，８２１号；Ｃｌｅａｒｍａｎらへの米国特許第５，１５６，１７０号；Ｒｉｇｇｓらへの米国特許第５，１７８，１６７号；Ｓｈａｎｎｏｎらへの米国特許第５，２１１，６８４号；Ｃｌｅａｒｍａｎらへの米国特許第５，２４７，９４７号；Ｃｌｅａｒｍａｎらへの米国特許第５，３４５，９５５号；Ｂａｒｎｅｓらへの米国特許第５，４６９，８７１号；Ｒｉｇｇｓらへの米国特許第５，５５１，４５１号；Ｍｅｉｒｉｎｇらへの米国特許第５，５６０，３７６号；Ｍｅｉｒｉｎｇらへの米国特許第５，７０６，８３４号；Ｍｅｉｒｉｎｇらへの米国特許第５，７２７，５７１号；Ｂａｎｅｒｊｅｅらへの米国特許第８，４６９，０３５号；並びにＢａｎｅｒｊｅｅらへの米国特許出願公開第２００５／０２７４３９０号；及びＳｔｏｎｅらへの同第２０１３／０２６９７２０号に記載されている。
【００８５】
燃料エレメントは、しばしば炭素質材料を含み、グラファイト又はアルミナのような成分、及び高炭素含有量の炭素質材料を含んでよい。炭素質燃料エレメントは、Ｒ．  Ｊ．  Ｒｅｙｎｏｌｄｓ  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｃｏｍｐａｎｙ社により販売名「Ｐｒｅｍｉｅｒ」及び「Ｅｃｌｉｐｓｅ」で市販されている巻きタバコ内に組み込まれているタイプのものを含む。Ｊａｐａｎ  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｉｎｃ．社により販売されている「Ｓｔｅａｍ  Ｈｏｔ  Ｏｎｅ」巻きタバコも参照のこと。燃料エレメントのいくつかの他の実施形態は、Ｒｉｇｇｓらへの米国特許第５，１７８，１６７号及びＲｉｇｇｓらへの米国特許第５，５５１，４５１号に記載され、これらの両方を全体として参照により本明細書に組み込むが、いくつかの実施形態は、そこに記載されているナトリウム、グラファイト、及び／又は炭酸カルシウムを欠いてよい。いくつかの燃料エレメント実施形態は、発泡炭素モノリスを含んでよい。別の実施形態において、燃料エレメント４０は、絶縁物層４２と共押出されてよく、これによって製造時間及び費用が低減される。
【００８６】
燃料エレメントは、好ましくは絶縁物若しくは他の適当な材料で取り囲まれるか、又はこの他の方法で被覆される。絶縁物は、燃料エレメントを喫煙物品内の適切な位置に支持、維持及び保持するように構成及び使用され得る。絶縁物は、さらに吸い込まれた空気及びエアロゾルがこれを容易に通過するように構成されてよい。絶縁物材料、絶縁物アセンブリの成分、熱発生セグメント内の代表的な絶縁物アセンブリの構成、絶縁物アセンブリ用のラッピング材料、並びにこれらの成分及びアセンブリを生成する方式及び方法の例は、全体として参照により本明細書に組み込む、Ｐｒｙｏｒらへの米国特許第４，８０７，８０９号；Ｈａｎｃｏｃｋらへの米国特許第４，８９３，６３７号；Ｂａｒｎｅｓらへの米国特許第４，９３８，２３８号；Ｓｈａｎｎｏｎらへの米国特許第５，０２７，８３６号；Ｌａｗｓｏｎらへの米国特許第５，０６５，７７６号；Ｗｈｉｔｅらへの米国特許第５，１０５，８３８号；Ｃｌｅａｒｍａｎらへの米国特許第５，２４７，９４７号；Ｂａｎｅｒｊｅｅらへの米国特許第５，３０３，７２０号；Ｃｌｅａｒｍａｎらへの米国特許第５，３４５，９５５号；Ｃａｓｅｙ，  ＩＩＩらへの米国特許第５，３９６，９１１号；Ｗｈｉｔｅらへの米国特許第５，５４６，９６５号；Ｍｅｉｒｉｎｇらへの米国特許第５，７２７，５７１号；Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎらへの米国特許第５，９０２，４３１号；Ｃｏｏｋらへの米国特許第５，９４４，０２５号；Ｔｈｏｍａｓらへの米国特許第８，４２４，５３８号；及びＳｅｂａｓｔｉａｎらへの米国特許第８，４６４，７２６号に記載されている。絶縁物アセンブリは、Ｒ．  Ｊ．  Ｒｅｙｎｏｌｄｓ  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｃｏｍｐａｎｙ社により販売名「Ｐｒｅｍｉｅｒ」及び「Ｅｃｌｉｐｓｅ」で市販されている巻きタバコのタイプ、及び  Ｊａｐａｎ  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｉｎｃ．社により販売されている「Ｓｔｅａｍ  Ｈｏｔ  Ｏｎｅ」巻きタバコとしてのタイプ内に組み込まれた。
【００８７】
火炎／燃焼遅延剤材料及び絶縁物において有用となる添加剤としては、シリカ、炭素、セラミック、金属性繊維及び／又は粒子を挙げることができる。例えば、綿のようなセルロース系又は他の繊維を処理すると、ホウ酸又は様々な有機ホスフェート化合物は、望ましい火炎遅延剤特性を提供し得る。さらに、様々な有機又は金属性ナノ粒子は、所望の火炎遅延特性を、リン酸二アンモニウム及び／又は他の塩が与え得るように与え得る。他の有用な材料としては、有機リン化合物、ホウ砂、水和アルミナ、グラファイト、三リン酸カリウム、ジペンタエリトリトール、ペンタエリトリトール、及びポリオールを挙げることができる。窒素含有ホスホン酸塩、リン酸モノアンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、臭化アンモニウム、塩化アンモニウム、ホウ酸アンモニウム、エタノールホウ酸アンモニウム、スルファミン酸アンモニウム、ハロゲン化有機化合物、チオ尿素、及び酸化アンチモンのような他のものが使用され得るが、好ましい試剤ではない。絶縁物、基材材料及び他の成分（単独にせよ、相互及び／又は他の材料との任意の組合せにせよ）における使用される火炎遅延剤、燃焼遅延剤、及び／又はスコーチ遅延剤材料の各実施形態において、最も好ましくは、望ましい特性が、望ましくないオフガス型又は溶融型挙動を含まずもたらされる。
【００８８】
絶縁物布は、好ましくは巻きタバコのような喫煙物品を所望の使用時間において火を点けた状態で持続するのに十分な酸素拡散能力を有する。したがって、絶縁物布は、好ましくはこの構築物によって多孔性である。編物、織物、又は織物と編物を組み合わせた構築物において、必要とされた多孔度は、十分な（望ましくは、サイズの）ギャップを繊維間に残して、熱源中への酸素拡散を可能にするようにアセンブリ機械を構成することによって制御され得る。一様に持続された燃焼を促進するのに十分な程度に多孔性でなくてもよい不織布では、追加の多孔度は、例えば、熱又は冷ピン穿孔、火炎穿孔、型押し、レーザー切断、錐もみ、ブレード切断、化学的穿孔、孔あけ、及び他の方法を含めて、当技術分野において公知である方法による絶縁物穿孔によって達成され得る。バッファー及び絶縁物のそれぞれが、織物、編物、又はこれらの組合せである非ガラス材料、発泡金属材料、発泡セラミック材料、発泡セラミック金属複合材、及びこれらの任意の組合せを含んでよく、絶縁物における材料は、バッファーにおける材料と同一であり又は異なってよい。
【００８９】
エアロゾル形成材料は様々であり得る。様々なエアロゾル形成材料の混合物は、様々な組合せ及び様々な付香剤（喫煙物品の主流エアロゾルの感覚及び／又は感覚受容性の特徴又は性質を変更する様々な材料を含めて）、ラッピング材料、吸口端ピース、フィルターエレメント、プラグラップ、及びチッピング材料が使用され得る。これらの成分の代表的なタイプは、Ｌｌｅｗｅｌｌｙｎ  Ｃｒｏｏｋｓらへの米国特許出願公開第２００７／０２１５１６７号に記載されており、これを全体として参照により本明細書に組み込む。
【００９０】
基材材料は、何らかの形のタバコを組み込むことができ、事実上すべてのタバコ材料によって提供され得る。基材材料は、エアロゲルを組み込むことができ、エアロゲルモノリスであってもよく、又はいずれかのタバコ含有組成物全体にわたって分散された粒子であってもよい。基材材料の形は様々であり得る。一部の実施形態において、基材材料は、本質的に伝統的なフィラーの形で（例えば、カットフィラーとして）使用される。基材材料は、その他の方法で所望の構成に形成され得る（例えば、全体として参照により本明細書に組み込まれるＣｏｎｎｅｒらへの米国特許出願公開第２０１１／０２７１９７１号を参照のこと）。基材材料は、全体として参照により本明細書に組み込むＰｒｙｏｒらへの米国特許第４，８０７，８０９号に概して記載されている技法のタイプを使用して、ギャザードウェブ又はシートの形で使用され得る。基材材料は、全体として参照により本明細書に組み込むＲａｋｅｒらへの米国特許第５，０２５，８１４号に概して記載されている技法のタイプを使用して、複数の長手方向に伸びているストランドに寸断されるウェブ又はシートの形で使用され得る。基材材料は、らせんタイプの空気通路がエアロゾル発生セグメントを通って長手方向に伸びるように、緩く巻かれたシートの形を有することができる。代表的なタイプのタバコ含有基材材料は、タバコタイプの混合物；又は優勢な１つのタイプのタバコ（例えば、主にバーレータバコから構成されるキャストシートタイプ若しくはペーパータイプの再構成タバコ、又は主にオリエンタルタバコから構成されるキャストシートタイプ若しくはペーパータイプの再構成タバコ）から製造され得る。
【００９１】
基材材料は、ケーシング及び／又は最上層成分のような、巻きタバコの製造のために従来から使用されているタイプのタバコ添加剤でも処理され得る。例えば、全体として参照により本明細書に組み込むＣｒｏｏｋｓらへの米国特許出願公開第２００４／０１７３２２９号に記載されている成分のタイプを参照のこと。
【００９２】
エアロゾル形成材料が基材材料と接触される方式は様々であり得る。エアロゾル形成材料は、形成されたタバコ材料に適用され得る、又は加工タバコ材料に、これらの材料の製造時に組み込まれ得る。エアロゾル形成材料は、水性液体又は他の適当な溶媒若しくは液体担体に溶解又は分散され、この基材材料上に噴霧され得る。例えば、全体として参照により本明細書に組み込むＮｅｓｔｏｒらへの米国特許出願公開第２００５／００６６９８６号を参照のこと。基材材料の乾燥重量に対してエアロゾル形成材料の使用量は様々であり得る。非常に高レベルのエアロゾル形成材料を含む材料は、巻きタバコ自動製造装置の通常のタイプを使用して巻きタバコロッドに加工するのが困難であり得る。
【００９３】
喫煙物品１０によって生成された主流エアロゾルは、エアロゾル発生セグメント５１における揮発されたエアロゾル形成材料によって生成されたタバコ煙を含む。一服ごとに、提供される主流エアロゾルの大部分は、エアロゾル発生系６０によって生成される。喫煙者は、喫煙物品を所望の回数のふかしで喫煙することができる。しかし、喫煙可能な材料５５が消費され、熱源４０が消えるとき、喫煙物品の使用が中止される（すなわち、喫煙経験が終了される）。
【００９４】
典型的には、点火端セグメントは、「ツーアップ」点火端セグメントを設け、「ツーアップ」セグメントの各端に熱源セグメントを整列し、整列させた成分をラップして、「ツーアップ」組合せセグメントを設けることによって製造され得る。次いで、この「ツーアップ」組合せセグメントは、この縦軸に対して垂直に半分に切断されて、２つの組合せセグメントを形成する。あるいは、２つのセグメントは、整列及びラップされて、組合せセグメントを形成することができる。
【００９５】
典型的には、吸口端セグメントは、エアロゾル発生セグメントを「ツーアップ」フィルターエレメントセグメントの各端に接続して、「ツーアップ」組合せセグメントを形成し、「ツーアップ」組合せセグメントを細分して、２つの結合吸口端セグメントを形成することによって形成され得る。あるいは、その組合せセグメントは、フィルターエレメントセグメントを「ツーアップ」エアロゾル発生セグメントの各端に接続して、「ツーアップ」組合せセグメントを形成し、「ツーアップ」組合せセグメントを細分して、２つの結合吸口端セグメントを形成することによって形成され得る。
【００９６】
喫煙可能な点火端セグメント、熱発生セグメント、エアロゾル発生セグメント、タバコ含有セグメント、吸口端ピース、及び前述の様々な成分は、通常のタイプの巻きタバコ及び巻きタバコ成分製造技法及び装置、又は適切に改変された巻きタバコ及び巻きタバコ成分製造装置を使用して製造され得る。すなわち、様々な成分パーツ及びピースは、巻きタバコ及び巻きタバコ成分の設計及び製造の技術分野、並びに巻きタバコ成分アセンブリの当技術分野における当業者に公知の通常のタイプの技術を使用して、巻きタバコに加工及びアセンブルし得る。例えば、全体として参照により本明細書に組み込む、Ｂａｋｅｒらへの米国特許第５，０５２，４１３号；Ｂａｋｅｒらへの米国特許第５，０８８，５０７号；Ｗｈｉｔｅらへの米国特許第５，１０５，８３８号；Ｂａｒｎｅｓらへの米国特許第５，４６９，８７１号；及びＲｉｇｇｓらへの米国特許第５，５５１，４５１号；並びにＮｅｓｔｏｒらへの米国特許出願公開第２００５／００６６９８６号に記載されている成分構成、成分材料、アセンブリ方法及びアセンブリ技術のタイプを参照のこと。
【００９７】
マルチセグメント成分の製造は、Ｈａｕｎｉ  Ｍａｓｃｈｉｎｅｎｂａｕ  ＡＧ社（Ｈａｍｂｕｒｇ，  Ｇｅｒｍａｎｙ）の商品名Ｍｕｌｆｉ若しくはＭｅｒｌｉｎで、又はＨｅｉｎｒｉｃｈ  Ｂｕｒｇｈａｒｔ  ＧｍｂＨ社のＬＫＦ−０１  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｍｕｌｔｉ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ｍａｋｅｒとして入手可能なタイプの組合せ装置を使用して実施され得る。様々なセグメント又は巻きタバコ成分の組合せは、Ｈａｕｎｉ  Ｍａｓｃｈｉｎｅｎｂａｕ  ＡＧ社のＬａｂ  ＭＡＸ、ＭＡＸ、ＭＡＸ  Ｓ又はＭＡＸ  ８０結束デバイスとして入手可能なチッピングデバイスのような、通常のタイプの又は適当に改変されたデバイスを使用しても実施され得る。すなわち、ロッド、セグメント及び組合せセグメントは、適切に改変及び配置されたチッピングデバイスを使用して、（例えば、トレー、ホッパー、ホイールなどを使用して）供給、整列、チッピング又はこの他の方法で接続、細分、回転、運搬、分離及び（例えば、トレー、ベルト、ホッパーなどを使用して）回収され得る。例えば、全体として参照により本明細書にすべて組み込む、Ｅｒｄｍａｎｎらへの米国特許第３，３０８，６００号；Ｒｅｕｌａｎｄらへの米国特許第４，２８０，１８７号；Ｈｅｉｔｍａｎｎらへの米国特許第４，２８１，６７０号；及びＶｏｓらへの米国特許第６，２２９，１１５号；並びにＲｅａｄ，  Ｊｒ．への米国特許出願公開第２００５／０１９４０１４号に記載されているデバイス及び組合せ技法のタイプを参照のこと。
【００９８】
本発明の喫煙物品における喫煙可能な材料、絶縁物材料、エアロゾル形成材料、付香剤、ラッピング材料、吸口端ピース（例えば、フィルターエレメント）、プラグラップ、及びチッピング材料に利用される材料及び構成のタイプは様々であり得る。そのような喫煙物品成分の実施形態は、全体として参照により本明細書に組み込む、Ｃｒｏｏｋｓらへの米国特許出願公開第２００７／０２０１５１６７号及びＢａｎｅｒｊｅｅらへの米国特許出願公開第２００７／０２１５１６８号に記載されている。
【００９９】
空気希釈又は換気された本発明の巻きタバコでは、空気希釈又は換気の量又は程度は様々であり得る。空気希釈された巻きタバコの空気希釈量は、頻繁に約１０％より高く、一般に約２０％より高く、しばしば約３０％より高く、時に約４０％より高い。一部の実施形態において、空気希釈された巻きタバコの空気希釈の上方レベルは、約８０％未満であり、しばしば約７０％未満である。本明細書で用いる「空気希釈」という用語は、空気希釈手段を通って吸い込まれる空気の体積と巻きタバコを通って吸い込まれ、巻きタバコの吸口端部分から出る空気及びエアロゾルの全体積との（百分率として表される）比である。より高い空気希釈レベルは、エアロゾル形成材料の主流エアロゾルへの伝達効率を低減するように働く恐れがある。
【０１００】
一部の実施形態において、本発明の巻きタバコは、吸うことに対して望ましい抵抗性を示す。例えば、例示的な巻きタバコは、１７．５ｃｃ／秒の気流において水圧低下約５０〜約２００ｍｍの圧力低下を示す。好ましい巻きタバコは、１７．５ｃｃ／秒の気流において、水圧低下約６０ｍｍ〜約１８０ｍｍ、一部の実施形態において約７０ｍｍ〜約１５０ｍｍの圧力低下を示す。巻きタバコの圧力低下は、Ｆｉｌｔｒｏｎａ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ  Ｌｔｄ．社から入手可能なＦｉｌｔｒｏｎａ  Ｃｉｇａｒｅｔｔｅ  Ｔｅｓｔ  Ｓｔａｔｉｏｎ  （ＣＴＳ  Ｓｅｒｉｅｓ）を使用して測定される。
【０１０１】
本発明の巻きタバコの好ましい実施形態は、喫煙されるとき、許容される回数のふかしをもたらす。そのような巻きタバコは、ＦＴＣ喫煙条件下で機械喫煙されたとき、巻きタバコ１本当たり普通は約６回より多いふかし、一般に約８回より多いふかしを実現する。そのような巻きタバコは、約５より多いＦＴＣ下で喫煙されたとき、巻きタバコ１本当たり普通は約１５回未満のふかし、一般に約１２回未満のふかしを実現する。巻きタバコ（例えば、中央又は内部に位置する長手方向に伸びている空気通路のない炭素質燃料エレメントを含む巻きタバコ）は、約１未満、しばしば約０．８未満、頻繁に約０．６未満のＦＴＣ一酸化炭素のＦＴＣ「タール」に対する収量の比を示す。ＦＴＣ「タール」及びＦＴＣニコチンを決定する技法は、全体として参照により本明細書に組み込むＰｉｌｌｓｂｕｒｙら、Ｊ．  Ａｓｓｏｃ．  Ｏｆｆ．  Ａｎａｌ．  Ｃｈｅｍ．、５２巻、４５８〜４６２頁（１９６９年）に記載されている。ＦＴＣ  一酸化炭素を決定する技法は、全体として参照により本明細書に組み込むＨｏｒｔｏｎら、Ｊ．  Ａｓｓｏｃ．  Ｏｆｆ．  Ａｎａｌ．  Ｃｈｅｍ．、５７巻、１〜７頁（１９７４年）に記載されている。
【０１０２】
本発明の巻きタバコによって生成されたエアロゾルは、蒸気、ガス、浮遊微粒子などのような空気含有成分を含むものである。エアロゾル成分は、エアロゾル形成剤を気化させることによって発生させ得る。したがって、エアロゾルは、揮発された成分、燃焼生成物（例えば、二酸化炭素及び水）、及び不完全燃焼生成物、及び熱分解の生成物を含有することができる。エアロゾル成分は、何らかの形の燃焼中のタバコ（及び任意選択的に、燃焼して、熱を発生させる他の成分）に由来する熱の燃焼されるタバコ材料及び燃焼される他の成分と熱交換関係にある物質に対する作用によって発生されてもよい。エアロゾル成分は、熱発生セグメントのエアロゾル発生セグメントに対する作用の結果としてエアロゾル発生系によって発生されてもよい。一部の実施形態において、エアロゾル発生セグメントの成分は、全体組成を有し、このような成分は、正常な使用の状態において（例えば、燃焼、くすぶり又は熱分解の結果として）著しい程度の熱分解を受けない傾向があるように喫煙物品内に配置されている。
【０１０３】
本発明の喫煙物品は、配達、販売及び使用のために包装され得る。巻きタバコは、Ｒ．  Ｊ．  Ｒｅｙｎｏｌｄｓ  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｃｏｍｐａｎｙ社により販売名「Ｐｒｅｍｉｅｒ」及び「Ｅｃｌｉｐｓｅ」で市販されている巻きタバコのために使用されている方式で包装され得る。巻きタバコは、Ｒ．  Ｊ．  Ｒｅｙｎｏｌｄｓ  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｃｏｍｐａｎｙ社により販売名Ｃａｍｅｌ  Ｂｌａｃｋｊａｃｋ  Ｇｉｎで市販されている巻きタバコのために使用されている方式でも包装され得る。巻きタバコは、Ｒ．  Ｊ．  Ｒｅｙｎｏｌｄｓ  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｃｏｍｐａｎｙ社により販売名Ｓａｌｅｍ  Ｄａｒｋ  Ｃｕｒｒｅｎｔｓ  Ｓｉｌｖｅｒ  Ｌａｂｅｌで市販されている巻きタバコのために使用されている方式でも包装され得る。全体として参照により本明細書に組み込む、Ｆｏｃｋｅらへの米国特許第４，７１５，４９７号；Ｆｏｃｋｅらへの米国特許第４，２９４，３５３号；Ｂｏｕｃｈａｒｄへの米国特許第４，５３４，４６３号；Ａｌｌｅｎらへの米国特許第４，８５２，７３４号；Ｂｕｒｒｏｗｓらへの米国特許第５，１３９，１４０号；及びＫｅａｖｅｎｅｙらへの米国特許第５，９３８，０１８号；英国特許第１，０４２，０００号；Ｍａｒｘらへの独国特許出願公開第１０２３８９０６号；並びにＦａｇｇらへの米国特許出願公開第２００４／０２１７０２３号；Ｈｅｎｓｏｎらへの同第２００４／０２５６２５３号；及びＭｉｔｔｅｎらへの同第２００５／０１５０７８６号に記載されている包装物のタイプも参照のこと。
【実施例】
【０１０４】
[実施例１]：炭素エアロゲルの例示的な調製
ステップ１：ゲル調製
触媒溶液は、０．２０ｇのＮａ２ＣＯ３を１００ｇの水に溶解することによって調製される。別個の容器で、１．００ｇのレゾルシノールが４７．１ｇの水に溶解される。この溶液に、４７ｇのホルムアルデヒド溶液と、続いて２．４１ｇの調製された触媒溶液が添加される。反応混合物が封止され、２４時間撹拌される。２４時間後、反応混合物が、８０℃のオーブンに移される。ゲルは、数時間〜１日以内に硬化し、オーブン中に約３日間置かれる。
【０１０５】
ステップ２：ゲル加工条件
ゲルが取り出され、アセトン、メタノール又はイソプロパノールへの溶媒交換が３〜５日間にわたって行われ、溶媒を少なくとも１日１回交換する。ゲルが、超臨界乾燥器に置かれる。液体ＣＯ２への交換が２〜３日間にわたって行われる。手順により、約１００バールの圧力を維持しながら、ＣＯ２をこの臨界点（３１．１℃及び７２．９バール）を通って約４５℃に加熱し、１時間当たり約７バールの速度で減圧した。
【０１０６】
ステップ３：熱分解方法
融解石英プロセスチューブを使用して、ステップ２からの有機エアロゲルが、Ｌｉｎｄｂｅｒｇ  Ｂｌｕｅ／Ｍ（商標）Ｍｉｎｉ−Ｍｉｔｅ（商標）のような高温（最高１１００℃）チューブ炉中において高温で加熱される。使用されているエンドキャップは、ガスタンクを石英チューブに連結し、さらに石英チューブの他端を排気ラインにも連結した。あるいは、ゲルは、温度計、セラミックるつぼ、並びにガスタンクアウトプットを炉インプット及び炉からの排気ラインに適合させる管継手を装備した高温箱形炉又はオーブン中で加熱され得る。
【０１０７】
エアロゲルは、石英チューブ又はるつぼの中心に置かれる。チューブ炉が使用される場合、石英チューブは、エアロゲルが加熱された長さに沿って中程にあるようにチューブ炉の中心に置かれる。箱形炉を使用する場合、るつぼは、可能な場合炉の中心に置かれる。窒素又はアルゴンラインが連結される。石英チューブが使用される場合、エンドキャップは確保され、ガスタンクがチューブの一端に連結される。箱形炉が使用される場合、ガス供給ラインは、炉に結合された（バーブ−ツー−ＮＰＴアダプターのような）適当な封止継手に結合されている。排気ラインが系に連結され、排気ダクト又は化学発煙フードのような適当な通気口に送られる。ガスタンクは開放される。調節装置は、開放されて、ガスの流動が可能になる。１インチの石英チューブの適当な流速が、ガスの２００ｓｃｃｍ（１分当たりの標準立方センチメートル）である。質量流量計が使用されない場合、数ｐｓｉのみが使用されて、比較的穏やかな流動を発生させるべきである。炉温度は、（４００〜１８００℃の温度が機能するが）６００〜１０５０℃に設定される。温度設定は、熱分解の程度（有機エアロゲルの場合、炭化及び／又は黒鉛化の程度）を決定する。温度になったら、エアロゲルは、３〜１０時間熱分解させる。系が、この温度目標値に上昇していくのに長時間かかる場合、この上昇時間は、全熱分解時間に要因の１つとして含められるべきであることに留意されたい。Ｍｉｎｉ−Ｍｉｔｅ（商標）のような高速加熱炉は、温度に到達するのに何分間かかかり、目標値における浸漬時間が、上昇するのに１〜３時間かかる大型の箱形炉より長くかかる（というのは、エアロゲルは、上昇期の大部分において熱分解温度を超えるからである）。炉は、オフにされ、約２００℃以下に冷却された後、開かれる。ガスタンクはオフにされる。
【０１０８】
[実施例２]：炭素エアロゲルの調製
実施例１のステップ２において、ゲルはイソプロパノール中に置かれ、５回交換した点以外は実施例１に記載の一般手順に従って、炭素エアロゲルが調製された。また、超臨界乾燥が、以下に記載する超臨界抽出装置で実施された。超臨界ＣＯ２乾燥方法は、Ｊａｓｃｏ超臨界流体抽出装置で３日間にわたって実施された。エアロゲル出発物質は、ステンレス鋼カラムに置かれ、カラムオーブン中で３２℃に加熱された。エアロゲル出発物質を乾燥するために、連続９９９分ランが、乾燥用溶媒として１００％ＣＯ２を使用して３２℃及び１０ＭＰａの一定の温度及び圧力で３回行われた。３回のランが完了すると、減圧方法が、０．７ＭＰａ／時、３２℃の一定温度及び１００％ＣＯ２で実行された。図２は、超臨界乾燥後のエアロゲルの写真である。この段階のエアロゲルは極度に軽量であり、クランベリー赤色である。
【０１０９】
超臨界乾燥エアロゲルは、石英チューブに置かれ、窒素ガス下の炉に挿入された。試料は、８００℃に３時間加熱され、窒素ガス下で終夜放冷された。図３は、熱分解後のエアロゲルの写真である。エアロゲルは極度に軽量であり、カーボンブラックである。製品開発は、絶縁、ハームリダクション技術のためのマトリックス支持体（すなわち、触媒）、ろ過（活性炭）を含む用途、及び特定の電子巻きタバコの使用における炭素エアロゲル技術を使用することができる。
【図１】
2019509730.tif 000003
【図２】
2019509730.tif 000004
【図３】
2019509730.tif 000005
【国際調査報告】
2019509730.tif 000006
2019509730.tif 000007
2019509730.tif 000008